中国科学院 信用:申 《光学快报》最近发表的研究表明，激光能够产生一种新型的矢量光束
这种所谓的五自由度矢量射线波束打破了传统矢量涡旋束的范例，为操纵新的量子到经典现象以实现高容量通信开辟了道路
典型地，从标准激光器发射的光具有可控的自由度，该自由度可以通过偏振或光束形状来赋予
通过引入专门的光学元件适当地操纵激光器，输出具有2个自由度，例如具有可控偏振和轨道角动量的矢量涡旋光束
术语“矢量”描述了光束偏振态的结构性变化，“涡旋”描述了光束相位的扭曲，很像龙卷风
超越激光的两个自由度是不可能的
通过利用频率退化激光器中的射线-波对偶性，现在可以选择具有5个自由度的矢量光束
激光器内部的射线-波二象性概念可以描述为与周期性射线轨迹相关的模式波模式
标准激光器具有一种模式模式，该模式模式在垂直于反射镜的直线路径上的两个反射镜的中心之间振荡
然而，在周期性轨迹的情况下，模式图案也在两个反射镜之间振荡，但是遵循非垂直路径，类似于之字形图案
以前的研究只报道了具有一定横向尺寸的单一轨迹；然而，这项工作证明了选择两个具有不同横向尺寸和振荡相位的轨迹，与像散变换相关
这种奇异输出构成4个自由度，即周期数(射线数)、横向指数(输出射线数)、振荡相位和像散度
这导致矢量结构的输出，进而导致第五自由度
这样，通过用外部像散模式转换器将横向指数转换成具有轨道角动量的指数，输出被转换成扭曲的轨道
重要的是，这种射线波结构的输出被认为是不可分离的，类似于纠缠态的量子力学描述，在横向指数之间的方向角
“我们相信它有很大的新颖性，因为这种超自由度矢量光的产生非常有利于描述和进一步探索基本的物理现象，如光学自旋霍尔效应，以扩展光学镊子和通信的新应用，并操纵新的类似量子的经典状态，”博士说
神
实验演示来自一个“空的”激光腔，没有专门的光学元件
这带来了额外的好处，因为激光器由简单的结构组成，但输出具有5个自由度的矢量光束，远远超过了增量式的进步
“通过仔细控制激光参数，如反射镜和泵浦位置之间的距离，可以很容易地控制扭曲输出中的光线数量，这提供了一种简单、紧凑和优雅的源解决方案，”博士说
CSIR的达里尔·奈杜
“南非和中国已经是金砖国家的合作伙伴，计划在该项目下建立一个虚拟光子中心
目前的工作已经强调了当你把来自中国最好的研究机构的团队聚集在一起时，什么是可能的
)和南非(CSIR和美国
威特沃特斯兰德)
我们希望这种合作举措能够延续到未来，”教授表示
世界智慧大学的安德鲁·福布斯
激光的概念可能会引起学术界和工业界的兴趣
这种输出有望方便地扩展矢量光束空间的应用，并且根据需要从激光器获得这种光束肯定会开辟新的应用领域
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